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隨著我國鋼鐵行業轉型升級及新能源產業蓬勃發展，超高功率石墨電極作為電弧爐煉鋼的核心材料，重要性日益凸顯。近年來，中國石化在超高功率石墨電極領域取得了顯著進展。前不久，以中國石化高端針狀焦為原料制造的首批直徑700毫米UHP石墨電極成功交付，標志著中國石化針狀焦產品在石墨電極領域高端化應用邁上新臺階。本版專題展示中國石化在超高功率石墨電極領域的創新之路，聚焦其從原料研發到產品應用的全流程突破，敬請關注。

本版文圖由 耿存狀 杜益軍 陳偉偉 孫寶翔 王建慧 房 挺 張馨月 王 博 張 興 提供

產品名片

•什么是針狀焦？

針狀焦是一種高性能碳素原料，有金屬光澤，呈銀灰色，表面紋理呈纖維狀或細長針形，有滑膩觸感，內部有少量大孔，一般為橢圓形，具有良好的導電、導熱和抗熱震性能，熱膨脹系數低，在煉鋼石墨電極、航空航天等領域有著極其廣泛的用途，已成為近年來國內外材料領域研究的熱點和重點。

•針狀焦分為哪幾類？

針狀焦根據原料來源不同可分為煤系針狀焦和石油系針狀焦。煤系針狀焦由煤焦油、煤焦油瀝青或閃蒸油等原料經過高溫炭化生產。石油系針狀焦由乙烯焦油、減壓和熱裂化渣油、催化裂化油漿等原料經過高溫炭化生產，由于其硫含量低、灰分低、金屬含量低和易石墨化等優點，目前成為人造石墨的主要原料，但其生產成本較高，且對原料的要求較高。

•針狀焦在不同領域有何應用？

針狀焦用途主要分為三類：高功率石墨電極、特種碳素材料和鋰離子電池負極材料。經由針狀焦制造的高功率石墨電極可用于電爐煉鋼，電爐煉鋼具有污染少、能耗低等優點，在煉鋼企業中迅速推廣。針狀焦制造的高功率石墨電極具有熱膨脹系數低、電導率高和機械強度高等優點，在電弧爐中能*加熱熔融金屬。作為負極材料，針狀焦作為軟碳具有易石墨化、成本低等優點，經高溫熱處理制備成人造石墨，具有較好的循環穩定性和高比容量。

•石墨電極有什么性能？怎樣分類？

石墨電極主要用于電弧爐煉鋼、礦熱電爐、電阻爐等領域。其中，由于電弧爐煉鋼相比高爐煉鋼更加環保，近年來各國政策都在向電弧爐煉鋼行業傾斜。電弧爐煉鋼規模不斷擴大，拉動了對石墨電極的需求。在我國，石墨電極總用量的70%~80%被用作電弧爐煉鋼用石墨電極材料。

石墨電極根據其質量指標，分為普通功率（RP）石墨電極、高功率（HP）石墨電極和超高功率（UHP）石墨電極。從構成看，普通功率石墨電極骨料均為石油焦；在HP的骨料中，石油焦和針狀焦所占比例分別為70%和30%；UHP的骨料中，針狀焦的比例為100%。

其中，UHP石墨電極根據直徑劃分成不同牌號的產品，大直徑UHP石墨電極電阻率更低、熱膨脹系數更低、抗熱震性能更好，在冶煉工業中既能夠大幅提高電弧爐煉鋼生產效率，又能夠降低耗電量和電極消耗，能夠有效助推能源產業綠色低碳發展。然而，UHP石墨電極直徑越大，控制其熱膨脹的難度也越大，對骨料針狀焦的導電、導熱、強度等技術指標要求越高，以維持石墨電極在使用過程中的結構均勻性和抗熱震性。

•超高功率石墨電極的市場情況如何？

據有關機構統計，2024年，我國石墨電極產量63.77萬噸。其中，普通功率石墨電極產量7.23萬噸、高功率石墨電極產量19.28萬噸、超高功率石墨電極產量37.26萬噸，與2023年相比，全年產量增長4.9%。據預測，2025年，我國電爐鋼占比將從10%提升為15%~20%。隨著電爐鋼產量增加，未來對超高功率石墨電極總需求將進一步提升。

石墨電極生產示意圖

 

企業實踐

大連院：為石墨電極高端化應用提供技術支撐

2007年，大連院開啟針狀焦的自主研發工作，彼時國產油系針狀焦品質較差，直徑600毫米及以上UHP石墨電極用油系針狀焦依賴進口。高端油系針狀焦制備技術成為制約我國電弧爐煉鋼、新能源等行業快速發展的“卡脖子”難題之一。大連院針狀焦研發團隊于2017年形成擁有自主知識產權的“THTD催化油漿生產*針狀焦技術”。在集團公司統籌指導和資源支持下，大連院、金陵石化、廣州（洛陽）工程等單位聯合攻關，2020年底，15萬噸/年高端石墨工業裝置于金陵石化順利落成，并穩定運行至今，驗證了大連院針狀焦技術的領先優勢和可靠效能。

自2022年起，大連院針狀焦研發團隊一方面全力推動金陵石化針狀焦品質提升，另一方面積極布局下游高端產品精細化發展。UHP石墨電極是針狀焦極其重要的下游產品應用領域，大連院深入探究原料、過程、產品的結構關系，以及工藝參數與產品質量、針狀焦紋理及強度等指標的關聯，構建了核心工藝參數體系。2024年，采用100%金陵石化針狀焦制備的直徑600毫米UHP石墨電極在國內4家鋼鐵廠成功應用，標志中國石化針狀焦產品在石墨電極領域成功實現高端化應用。2025年，以中國石化高端針狀焦為原料制造的首批直徑700毫米UHP石墨電極在南通揚子碳素公司成功交付，標志中國石化針狀焦產品在石墨電極領域高端化應用邁上新臺階。

金陵石化：生產高端針狀焦產品滿足客戶需求

金陵石化積極打造高端碳材料“專精特新”產業鏈，將針狀焦作為踐行“油轉特”戰略的亮點產品。該公司根據新工藝、新技術特點，在大連院的共同努力下，成立高端碳材料研發中心，形成“研發-生產-銷售”一體化攻關團隊，每日派專人進行產品采樣，對比分析每塔產品質量數據，根據分析結果有針對性地開展研討，精細調整參數細節，并固化操作要求，攻克了原料性質不穩，針狀焦粉焦量高、紋理差、硬度不高、含水率高等九大技術難題，針狀焦紋理日漸清晰，硬度、哈式可磨指數等關鍵指標能夠根據下游客戶要求定制化調整。

2021年1月，中國石化首套自主研發設計的高端石墨裝置在金陵石化成功產出合格產品，實現中國石化連續穩產高端針狀焦產品零的突破。2022年，針狀焦煅燒合資項目在江蘇連云港建成投產。2024年，煅后針狀焦生產的直徑600毫米超高功率石墨電極在鋼廠試用成功，負極材料用針狀焦克容量等關鍵指標比肩國外進口高端針狀焦產品。今年5月14日，采用金陵石化煅后針狀焦生產的首批直徑700毫米超高功率石墨電極產品在南通揚子碳素公司成功交付。

煉油銷售公司：產銷協同助力石化高端材料國產化

2024年，煉油銷售公司通過資源整合和優化配置，推動技術協同和質量提升，累計銷售針狀焦產品逾12萬噸。

該公司充分發揮產業鏈協同優勢，整合金陵石化等上游煉廠的*原料資源，通過科學的供需匹配機制，為下游頭部企業供應高端針狀焦產品。同時，建立“生產-加工-應用”全鏈條技術協作體系：一方面將下游石墨電極制造企業的工藝需求反饋給煉廠，指導針狀焦產品指標持續優化；另一方面聯合實驗室，共同攻克降低CTE（熱膨脹系數）等行業技術難題，顯著提升國產針狀焦的品質穩定性。

此外，該公司積極構建覆蓋鋼鐵行業的立體銷售網絡，推動金陵石化針狀焦制品成功進入龍頭企業供應鏈。通過收集終端用戶對電極斷裂率、噸鋼消耗等關鍵指標的反饋，形成市場需求-產品改進-價值提升的良性循環。該公司還首創“產能鎖定+聯合研發”合作模式，與上下游企業建立長期戰略伙伴關系，為石化高端材料國產化提供可復制的產銷協同樣板。目前，該公司正探索將煉廠低碳工藝與下游碳足跡追溯系統對接，既能保障產業鏈穩定運行，又為行業綠色轉型提供了創新實踐。

新聞會客廳：推動石墨電極用針狀焦*國產化

      嘉賓：

      煉油銷售公司首席專家、技術服務部經理 羅望群

      中國石化突出貢獻專家，金陵石化煉油三部黨總支書記 顧承瑜

      大連院第十四研究室副主任 初人慶

問：尺寸越大的石墨電極生產難度越高，在突破直徑700毫米UHP石墨電極用針狀焦技術中，研究院做了哪些創新性嘗試？

初人慶：與小尺寸UHP石墨電極相比，直徑700毫米UHP石墨電極要求骨料針狀焦電阻率更低、熱膨脹系數更小、機械強度更大、大顆粒占比更多。

為突破直徑700毫米UHP石墨電極用針狀焦技術瓶頸，大連院針狀焦研發團隊圍繞針狀焦技術升級、生產工藝革新及質量穩定性控制等關鍵環節，開展一系列創新性探索。

在技術升級方面，通過原料預處理流程優化，從分子層面實現針狀焦原料關鍵技術指標調控，采取“一原料、一工藝”策略科學制定與原料熱反應性能匹配的工藝參數，有效控制類石墨微晶定向發育，逐一解決針狀焦性能存在的問題。

在生產工藝革新方面，開展除焦、煅燒工藝參數優化試驗，確定影響針狀焦大顆粒占比的主要因素，制定標準化操作規程，有效解決粉焦量偏高等問題。

在產品質量穩定性控制方面，建立“原料-過程-產品”全鏈條數據聯動機制，任何環節出現波動，下游均有相應的調控預案，保證針狀焦產品性能穩定。

經過近一年攻關，金陵石化針狀焦性能獲得石墨電極企業認可，并成功完成直徑700毫米UHP石墨電極工業化生產。

問：在生產高等級針狀焦滿足直徑700毫米超高功率石墨電極的過程中，企業遇到的*大挑戰是什么？如何克服的？

顧承瑜：石墨電極是短流程電爐煉鋼的重要元件，品質直接影響煉鋼成本、效率和加工質量，而針狀焦顆粒強度和CTE等關鍵質量指標直接影響石墨電極性能，我們前期產品的關鍵質量指標較國外進口高端針狀焦有一定差距。

攻克大規格超高功率石墨電極勢必要從其原材料針狀焦入手，金陵石化充分發揮“原料-生產-煅燒”一體化優勢，優化資源配置與管理，從源頭入手，探究原料預處理工藝，實現雜質的*脫除和有效芳烴的高選擇性保留；建立“原料-結構-性能”關系，以千余條生產日志為基礎，精細化調整生產工藝參數，穩步提升產品質量，配套變革除焦方式，探索*適宜的除焦方式，減少產品損耗。經持續優化，煅后針狀焦顆粒強度和CTE等關鍵質量指標穩步提升，產品質量穩定性得到顯著提升。

問：隨著技術發展，在直徑700毫米UHP石墨電極產品的基礎上，研究院如何進一步提升針狀焦品質？

初人慶：在直徑700毫米UHP石墨電極用針狀焦技術基礎上，應進一步提升針狀焦品質，為未來直徑800毫米UHP石墨電極工業生產提供技術儲備。與石墨電極本體用針狀焦相比，接頭用針狀焦的性能有了質的改變，將對針狀焦技術和生產工藝提出更嚴苛要求，大連院針狀焦研發團隊將以市場需求為導向，聚焦接頭用針狀焦技術研發，促進石墨電極行業用針狀焦*國產化。

未來，針狀焦產品將更加注重定制化，根據下游客戶需求開發滿足特定性能要求的產品，并參照國外針狀焦龍頭企業實現產品分級銷售，進一步提高市場競爭力。

問：直徑700毫米UHP石墨電極的市場需求如何？未來還有哪些市場增長空間？

羅望群：從政策層面看，“雙碳”目標下鋼鐵行業碳配額收緊，電爐煉鋼每噸鋼減排1.5噸二氧化碳，將有效拉動超高功率石墨電極市場需求。

從需求端看，據世界鋼鐵協會發布的短期鋼鐵需求預測報告，2025年全球鋼鐵需求將增長1.2%，達17.72億噸。據預測，2025年我國電爐鋼占比預計從10%提升為15%~20%。隨著電爐鋼產量增加，未來對直徑700毫米UHP石墨電極總需求將進一步上升，將有力帶動中國石化*針狀焦需求的增長。隨著電弧爐煉鋼政策紅利釋放，我國700毫米以上UHP石墨電極需求年增速將保持12%~15%。在新能源領域，電池負極的需求不斷增加，預計2025年鋰電負極材料產量將進一步提升，也將拉動高端針狀焦的市場需求。

從成本端看，連續石墨化技術突破（能耗降低40%），有望使高端動力電池用鋰電負極材料生產成本大幅降低，帶動高端針狀焦需求穩定增長，另外，國際市場大規格超高功率電極的使用占比更高，基本都以600~700毫米規格為主。歐美企業因能源成本相對較高，我國石墨電極產品憑借成本優勢將在國際市場上占據更多份額，對于*針狀焦需求拉動也將更為明顯。

強強聯合實現*價值傳遞

對話南通揚子碳素股份有限公司負責人

問：貴公司為何選擇和中國石化合作？

答：長期以來，我國大口徑超高功率石墨電極的生產依賴進口針狀焦，不僅成本高昂，且供應受國際局勢影響。國家《新材料產業發展指南》明確提出加快高性能碳材料的自主化，金陵石化作為中國石化的重點企業，承擔了針狀焦國產化的戰略任務。

國內針狀焦企業主要供應中低端市場，金陵石化依托中國石化渠道和技術優勢，聚焦UHP石墨電極用高端針狀焦，填補國內空白。我公司作為國內領先的石墨電極生產廠家，憑借行業領先的技術與工藝、穩定的產能與交付能力、市場口碑與客戶基礎等核心優勢成為金陵石化的戰略合作伙伴。雙方合作形成“針狀焦-石墨電極-鋼鐵企業”閉環，能夠快速驗證產品性能并迭代優化。

問：中國石化生產的直徑700毫米UHP石墨電極產品應用*如何？

答：金陵石化所產針狀焦的低硫、較高顆粒強度等特性與我公司工藝高度匹配，生產的直徑700毫米UHP石墨電極理化性能檢測指標已達到YB/T 4090-2015標準，且大多數指標優于標準。我公司通過優化生產工藝，進一步提升了針狀焦的導電性和抗熱震性能，在電弧爐冶煉中也表現突出，噸鋼電極消耗量滿足鋼廠指標要求。我們還建立聯合實驗室，對“針狀焦原料-石墨電極-鋼廠終端使用*”進行全鏈條數據分析，為金陵石化優化針狀焦指標提供重要參考。

問：您對中國石化超高功率石墨電極產品有哪些期待？

答：目前，用金陵石化高端針狀焦生產的超高功率石墨電極已批量供應寶武、南京鋼鐵、太鋼等企業，產品在電弧爐中使用質量及噸鋼電極消耗表現穩定，低斷裂率減少了冶煉過程中的停機維護頻次。

部分客戶希望進一步優化超高功率石墨電極的耐熱沖擊性能，降低CTE，以適應更高電流密度的極端工況。

金陵石化針狀焦與我公司技術、市場應用的強強聯合，已驗證了從原料到終端的*價值傳遞。我們希望能夠進一步同中國石化深化交流、加強合作，持續探索金陵石化針狀焦的低碳生產工藝與我公司石墨電極碳足跡追溯系統的對接，共同推動中國石墨電極產業鏈的持續穩定和高質量發展。

      （來源鏈接：http://www.sinopecnews.com.cn/xnews/content/2025-06/11/content_7127032.html）